DE1298633B - Halbleiterkoerper fuer integrierte Halbleiterschaltungen - Google Patents

Halbleiterkoerper fuer integrierte Halbleiterschaltungen

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DE1298633B
DE1298633B DEP37913A DEP0037913A DE1298633B DE 1298633 B DE1298633 B DE 1298633B DE P37913 A DEP37913 A DE P37913A DE P0037913 A DEP0037913 A DE P0037913A DE 1298633 B DE1298633 B DE 1298633B
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monocrystalline
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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterkörper für des Kollektor-Oberflächenkontakts ganz erheblich, integrierte Halbleiterschaltungen, welcher wenigstens Bisher wurde in derartigen Anordnungen eine mit einen durch eine Oxydhülle gegenüber dem übrigen dem Kollektorbereich in Kontakt stehende, verdeckte Halbleiterkörper elektrisch isolierten monokristal- (d. h. tiefer liegende) Halbleitermaterialschicht mit linen Bereich aufweist, dessen Oberfläche koplanar 5 niedrigem spezifischem Widerstand vorgesehen, um mit der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers ist den Kollektorwiderstand zu verringern; doch ist und einen Teil der Oberfläche bildet. Die Erfindung selbst mit einer derartigen Schicht der Kollektorbetrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines der- widerstand noch recht erheblich. Beispielsweise beartigen Halbleiterkörpers für integrierte Halbleiter- trägt bei einem typischen Transistor der Kollektorschaltungen, ίο widerstand gewöhnlich etwa 10 Ohm, infolge des In neuerer Zeit sind verschiedene Verfahren ent- kombinierten Widerstands der Bereiche mit hohem wickelt worden, welche die Herstellung von Schalt- spezifischem Widerstand des Kollektorbereichs (etwa bauteile enthaltenden Bereichen in einem Halbleiter- 4,3 Ohm) und des Widerstands der verdeckten hauptkörper gestatten; die die Schaltbauteile enthal- Schicht (etwa 5 Ohm). Diese Widerstände könnten tenden Bereiche sind dabei voneinander und von 15 im wesentlichen eliminiert werden, falls es gelänge, dem Halbleiterhauptkörper durch eine elektrisch iso- den Kollektorbereich mit einem großflächigen Leiterlierende Hülle isoliert. Nach der bekannten Techno- kontakt zu kontaktieren. Demgemäß wäre es von logie der integrierten Schaltungen werden gewöhnlich großem Vorteil, wenn es gelänge, eine flächenhafte mehrere Schaltungsbauteile, welche eine betriebs- Leitungsverbindung mit dem riefer gelegenen Teil fähige Schaltung, wie beispielsweise eine Flip-Flop- 20 eines Schaltungsbauteilbereichs zu schaffen, die von oder eine Gatterschaltung, bilden, in einem einzigen der Oberfläche des Plättchens her kontaktierbar ist. monolithischen Halbleiterstück hergestellt, wobei die Die Erfindung geht somit von diesem Stande der einzelnen Schaltungsbauteile durch auf der Ober- Technik aus, bei welchem in einem wannenförmigen, fläche des Halbleitermonolithstücks abgeschiedene durch eine Oxydhülle gegenüber dem übrigen HaIb-Leiterstreifen zu einer Schaltung miteinander ver- 25 leiterkörper isolierten monokristallinen Bereich ein bunden sind. In einem einzelnen Plättchen können Schaltelement oder mehrere Schaltelemente vorgedabei viele derartige einzelne monolithische Stücke sehen sind, wobei gegebenenfalls, wenn das Schalthergestellt werden, wobei jeder Monolith eine element ein Transistor ist, an der Unterseite der Gruppe von Schaltungsbauteilen bzw. isolierte Ober- Wanne an den Kollektorbereich angrenzend eine flächenbereiche, in welchen derartige Schaltungsbau- 30 dotierte Halbleiterschicht mit verhältnismäßig niedriteile hergestellt werden können, enthält. Nach der gern spezifischem Widerstand vorgesehen sein kann, Fertigstellung der Schaltung werden die einzelnen um den Kollektor-Reihenwiderstand herabzusetzen, Monolithstücke von dem Plättchen abgeschnitten und wobei die Verbindung einzelner Schaltelemente oder abgebrochen. Bisher war jedoch kein gangbarer durch an der Oberfläche des Halbleitermonolithen Weg bekannt, um eine leitende Grund- bzw. Masse- 35 vorgesehene Leiterpfade erfolgt. Durch die vor-Ebene in einen Halbleitennonolithen einzubauen. Hegende Erfindung sollen die geschilderten Nach-Die Möglichkeit, eine derartige Masse-Ebene in teile der bekannten Anordnungen dieser Art vereinen Halbleitermonolithen einzulagern, wäre be- hindert werden und insbesondere ein Halbleiterkörkanntlich im Hinblick auf eine Verringerung der per geschaffen werden, bei welchem eine zusätzliche Leitungsinduktivitäten zur Isolation zwischen den 40 Leiterebene verfügbar ist, die entweder als gemein-Eingangs- und Ausgangssignalstrompfaden usw. von same Bezugspotentialebene (Masse) oder als Leiter-Vorteil, schicht zur Verbindung bzw. Kontaktierung der Das bekannte Verfahren der Verbindung von Schaltelemente und insbesondere der im Inneren des Schaltungsbauteilen in einer integrierten Schaltung, Halbleiterkörpers gelegenen Teile der Schaltelemente d. h. durch Aufdampfung von Metallkontakten auf 45 dienen kann.
die Oberfläche des Monolithen, ist auch insofern Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorge-
nachteilig, als es lediglich eine Verbindungsleitungs- sehen, daß zwischen dem monokristallinen Bereich schicht ergibt, ohne die Möglichkeit von Leitungs- und dem übrigen Halbleiterkörper wenigstens eine kreuzungen. Eine zweite Verbindungsleitungsschicht elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist. würde das Problem der Kreuzungen sowie auch das 50 Dadurch können eine Bezugspotentialebene Problem der hohen Leitungsinduktivitäten infolge (Masse), Schaltungsverbindungen sowie eine besonder langen Verbindungswege, wie sie manchmal bei ders widerstandsarme Kontaktierung mit den Sohlen Verwendung einer einzigen Verbindungsschicht er- der betreffenden wannenförmigen Schaltelementbeforderlich werden, wesentlich erleichtern. Es läßt reiche geschaffen werden, wobei beispielsweise, falls sich mathematisch zeigen, daß jede beliebige Anzahl 55 das Schaltelement ein Transistor mit an die Sohle der von Schaltungsbauteilen in einer beliebig komplizier- Wanne angrenzeder Kolektorschicht ist, durch die ten Anordnung miteinander verbunden werden kön- leitende Schicht gemäß der Erfindung der Kollektornen, falls zwei Schichten von Leitungsverbindungen Reihenwiderstand noch ganz erheblich gegenüber der zur Verfügung stehen. obenerwähnten bekannten Verwendung einer »ver-
Ein weiteres Problem bei der Technik der inte- 60 deckten«, d. h. an der Sohle des wannenförmigen grierten Schaltungen besteht darin, eine Widerstands- Bereichs angeordneten dotierten Halbleitermaterialarme Verbindung von der Oberfläche des Plättchens schicht herabgesetzt werden kann, zu dem tiefer liegenden Teil eines Schaltbauteilbe- Die leitende Schicht bzw. die leitenden Schichten
reichs zu schaffen. Im Falle eines in einem Mono- können gegenüber dem die Schaltelemente enthaltenlithen hergestellten Transistors ist beispielsweise der 65 den monokristallinen Bereich und/oder dem übrigen Kollektor-Sättigungswiderstand des Transistors in- Halbleiterkörper isoliert sein. Nach einer zweckmäßifolge des hohen spezifischen Widerstands des Kollek- gen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der torbereichs und der verhältnismäßig kleinen Fläche monokristalline Bereich von dem übrigen Halbleiter-
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körper durch wenigstens drei Schichten getrennt ist, dieser Stelle betont, daß die jeweilige besondere von denen wenigstens eine eine leitende Schicht ist, Schaltung, die in dem Monolithen hergestellt wird und daß jeweils eine leitende Schicht und eine isolie- und das für die Herstellung dieser Schaltung auf rende Schicht abwechselnd aufeinanderfolgen. dem vorbehandelten Plättchen oder Block verwen-
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung, 5 dete Verfahren als solche nicht den Gegenstand der welche einen Halbleiterkörper mit mehreren getrenn- vorliegenden Erfindung bilden, ten monokristallinen Bereichen, die Halbleiterschalt- Fig. Ic zeigt einen Block bzw. einen Monolithen
elemente enthalten, betrifft, kennzeichnet sich durch 10 für eine integrierte Schaltung, in welchem mehrere eine zusammenhängende leitende Schicht zwischen verschiedene Schaltbauteilbereiche erzeugt sind. In den monokristallinen Bereichen und dem übrigen io der folgenden Erläuterung der Erfindung wird nur Halbleiterkörper zur Verbindung der einzelnen der mittlere Bereich 12 näher behandelt. Der Aus-Schaltungselemente, durch zwei zu beiden Seiten der druck »Schaltbauteilbereich« wird ganz allgemein leitenden Schicht anliegende, elektrisch isolierende zur Bezeichnung von elektrisch isolierten Bereichen Schichten sowie durch Anordnungen zum Verbinden nach Art des Bereiches 12 verwendet, unabhängig der leitenden Schicht mit jeweils einem vorgegebenen 15 davon, ob in einem derartigen Bereich tatsächlich ein Teilbereich der Halbleiteranordnungen. Schaltungsbauteil, wie beispielsweise ein Transistor,
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Halbleiter- Widerstand usw., angeordnet wird oder nicht. Der körper und die monokristallinen Bereiche aus SiIi- Bereich 12 aus monokristallinem Silicium weist einen cium bestehen, daß die isolierende Schicht bzw. die herkömmlichen Transistor für integrierte Schaltunisolierenden Schichten aus Siliciumdioxyd bestehen *> gen auf, der aus einem verdeckten Bereich 14 von und daß die leitende Schicht bzw. die leitenden niedrigem spezifischem Widerstand (N+), einem Schichten aus Siliciden von Metallen aus der folgen- N-Kolektorbereich 16 von höherem spezifischem den Gruppe bestehen: Molybdän, Titan, Zirkon, Widerstand, einem P-Basisbereich 18 und einem Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Hafnium N-Emitterbereich 20 besteht. Eine Hülle aus isolie- und Thorium. a5 rendem Material 22 isoliert den Schaltungsbauteil-
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch in bereich 20 von dem Plättchen 10. Wenn man die einem Verfahren zum Abscheiden eines leitenden Schicht 24 vorläufig außer Betracht läßt, erkennt Überzugs auf den Siliciumbereichen einer Oberfläche, man, daß der Kollektorwiderstand des Transistors welche Siliciumbereiche und Bereiche aus Silicium- infolge der kombinierten Widerstände des zwischen dioxyd aufweist, bei der Herstellung eines Halbleiter- 30 dem Kontakt 26 und dem Bereich 14 liegenden Teils körpers gemäß der Erfindung; dieses Verfahren des Kollektorbereichs 16 (etwa 2 bis 3 Ohm), des kennzeichnet sich durch die folgenden Verfahrens- Bereichs 14 selbst (etwa 5 Ohm) und des zwischen schritte: dem Bereich 14 und dem Basisbereich 18 liegenden
•v au u «j · u * ir j /- Teils des Kollektorbereichs 16 (etwa 2 0hm) hoch
a) ^bfS.deV!meSVM λ, ™% χι- ?^PPe 35 ist. Selbst wenn der N^-Bereich 28 (der in erster Molybdän, Titan Zirkon, Vanadin Niob, Tan- Linie ^ geeignete oberfläche zur Abscheidung des tal Chrom Wolfram, Hafnium oder Thorium Kollektorkontikts 26 dient) bis in so große Tiefe auf der Oberflache des monokristalhnen Halb- eindiffundiert würde) daß er den Bereich 14 erreicht; leiterKorpers; s0 ^nJ6 hierdurch der Kollektorwiderstand sich
b) Erhitzen der Oberfläche so weit, daß sich eine 40 gegenüber dem erwähnten hohen Wert nur gering-Silicidverbindung zwischen dem abgeschiedenen fügig verringern.
Metall und den Siliciumbereichen der Ober- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schalfläche bildet; tungsbauteilbereich 12 von einer leitenden Schicht 24
c) Behandeln der Oberfläche mit einem Ätzmittel, umgeben. Die Schicht 24 ermöglicht die Herstellung welches das genannte Metall, nicht jedoch des- 45 eme* großflächigen Leitungskontaktes mit den Besen Silicid angreift reichen 14 und 16. Die leitende Schicht 24 umgibt
die Bereiche 14 und 16, ausgenommen an deren
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Oberseite, vollständig und stellt damit im wesent-
Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in liehen eine Überbrückung des Widerstands dieser
dieser zeigen 50 Bereiche dar. Die leitende Schicht 24 ist an der Ober-
Fig. la, Ib und Ic verschiedene Verfahrens- fläche des Plättchens mittels des Kolektorkontakts 26 schritte bei der Herstellung einer integrierten Schal- und des an die Schicht 24 angrenzenden N+-Diffutung mit einem leitenden Überzug um die durch sionsbereichs 28 von niedrigem spezifischem Wider-Oxydschichten isolierten Schaltungsbauteilbereiche, stand in einfacher Weise kontaktierbar. Man er-
F i g. 2 eine integrierte Schaltung mit einer Masse- 55 kennt, daß der in dem Bereich 12 hergestellte Tran-Ebene, wie sie nach einem bevorzugten Oxydisolier- sistor einen wesentlich niedrigeren parasitären Kolverfahren erhalten wird, lektorwiderstand und damit eine bessere Rausch-
Fig. 3 eine integrierte Schaltung mit einer Masse- unempfindlichkeit und eine höhere Stromkapazität in Ebene, wie sie nach einem anderen Oxydisolierver- Digitalschaltungen sowie eine geringere Verlustfahren erhalten wird, 60 leistung mit verbesserter Linearität in HF-Schaltun-
F i g. 4 und 5 weitere Ausführungsformen der ten besitzt als bekannte Transistoren, bei denen keine
Erfindung. leitende Schicht nach Art der Schicht 24 eingelagert
Die Fig. la, Ib und Ic veranschaulichen ver- ist. Der Schaltungsfachmann wird weitere mit dem
schiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung Aufbau gemäß der Erfindung verbundene Vorteile
einer integrierten Schaltung, bei welcher ein leitender 65 erkennen.
Überzug die Schaltungsbauteilbereiche umgibt und Das in F i g. 1 c gezeigte Gebilde kann nach zwei
als widerstandsarmer Kontakt mit der Sohle der ge- verschiedenen, im folgenden in der Anwendung für
nannten Schaltungsbauteilbereiche dient. Es sei an die Zwecke der vorliegenden Erfindung beschriebe-
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nen Verfahren hergestellt werden, von welchen das der Schicht 24 aus Molybdändisilicid besteht darin, erste im folgenden als »Schnable-Oxydisolierverfah- daß man eine Schicht aus metallischem Molybdän ren« und das zweite, an sich bekannte Verfahren als durch Wasserstoffreduktion von Molybdänpenta- »Oxydisolationsverfahren mit Läppung des Platt- chlorid bei etwa 800° C aufdampft und sodann den chens« bezeichnet ist. 5 Träger auf etwa 1100 bis 1200° C erhitzt, derart, daß
Die F i g. 1 a, Ib und 1 c zeigen die Herstellung die abgeschiedene Schicht aus metallischem Molybder Schaltung aus F i g. 1 c nach dem Schnäble- dän sich mit dem Silicium der Bereiche 12 und 14 Oxydisolierverfahren. Wie aus Fig. la ersichtlich, unter Bildung der Schicht24 aus Molybdändisilicid dient als Ausgangsmaterial ein Plättchen 30 aus verbindet. Alternativ kann das Molybdänpentachlorid N+-Silicium (d. h. Silicium mit niedrigem spezifi- io mit Wasserstoff bei etwa 1100 bis 1200° C reduziert schem Widerstand) von ausreichend großer Dicke, werden, derart, daß eine Schicht 24 aus Molybdänum ein Zerbrechen bei der Handhabung zu verhin- silicid bei der Dampfabscheidung des Molybdändern; das Plättchen 30 wird in einen Ofen für epi- metalls erzeugt wird. Am Boden der Tröge 38, wo taktisches Wachstum gebracht. Auf dem Plättchen kein Siliciumsubstrat, sondern lediglich der frei He-30 wird eine Schicht 32 aus N-Silicium durch epitak- 15 gende Teil der Siliciumdioxydschicht 34 vorhanden tisches Wachstum erzeugt. Danach wird die Ober- ist, kann das abgeschiedene Molybdän nicht mit SiIiflächenschicht 32 zur Bildung einer Überzugsschicht cium reagieren und wird daher in Form metallischer 34 aus Siliciumdioxyd (SiO2) thermisch oxydiert. Als Molybdänbereiche 40 abgeschieden, nächstes wird durch Dampfabscheidung auf der Zwar ist Molybdändisilicid als Material für die
Schicht 34 eine Schicht 36 aus polykristallinem SiIi- ao Schicht 24 vorzuziehen; jedoch können statt dessen cium erzeugt, die als mechanische Halterung und viele andere Stoffe verwendet werden. Beispielsweise Grundlage für das darunter befindliche Gebilde dient. kann statt des Silicids eine Schicht aus metallischem Da die Schicht 36 nunmehr eine ausreichende mecha- Molybdän abgeschieden werden. Auch die folgenden nische Halterung für das Plättchen bildet, kann die Metalle können entweder in metallischem Zustand Dicke der Schicht 30 mit niedrigem spezifischem »5 oder als Silicide zur Herstellung der Schicht 24 verWiderstand durch eine Ätzung oder eine kombinierte wendet werden, da sie ausreichend hitzebeständig Läpp- und Ätzbehandlung auf irgendeine gewünschte gegenüber den Halbleiter-Bearbeitungstemperaturen kleinere Abmessung verringert werden. _ sind und da ihre Silicide leitend sind: Titan, Zirkon,
Als nächstes werden, wie aus Fig. Ib ersichtlich, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Thorium aus den Schichten 30 und 32 elektrisch isolierte Be- 3° und Hafnium. Bei Verwendung vorn Zirkon oder reiche wie folgt gebildet. Auf der frei liegenden Ober- Titan ist es ratsam, diese Metalle bei niedrigeren fläche der Schicht 30 wird eine (nicht dargestellte) Temperaturen abzuscheiden, um irgendwelche Oberflächenoxydschicht erzeugt. Sodann wird diese schädlichen Reaktionen zwischen dem Metall und Oberflächenoxydschicht selektiv so weggeätzt, daß der Siliciumdioxydschicht 34 oder der später über eine Mehrzahl von Oxydinseln verbleiben, deren jede 35 der Leitungsschicht 24 noch zu erzeugenden SiIijeweils einen als Schaltungsbauteilbereich vorgesehe- ciumdioxydschicht 22 zu vermeiden. Thorium ist ein nen Bereich der Schichten 30 und 32 maskiert. Da- radioaktives Metall; seine Verwendung ist daher nach wird diese Oxydschicht und die freigelegte möglicherweise auf bestimmte spezielle Anwendungs-Oberfläche der Schicht 30 mit einem Ätzmittel be- fälle beschränkt. Sämtliche aufgeführten Metalle mit handelt, das das Silicium, nicht jedoch dessen Oxyd 40 Ausnahme von Thorium und Titan können aus dem angreift; hierdurch wird Material von den Schichten Chlorid abgeschieden werden, Thorium und Titan 30 und 32 weggeätzt, und zwar derart, daß getrennte nur aus dem Jodid.
einzelne isolierte Bereiche nach Art des Bereichs 12 Die Metallteile 40 würden, wenn sie nicht entfernt
entstehen, in denen später die Schaltungsbauteile er- würden, benachbarte Schaltbauteilbereiche miteinzeugt werden sollen. Das Ätzmittel ätzt hierbei Grä- 45 ander verbinden; sie könen mittels eines geeigneten ben bzw. Tröge nach Art des Grabens 38 um jeden Ätzmittels, wie beispielsweise Salpetersäure, entfernt der isolierten Bereiche nach Art des Bereichs 12 her- werden, das das metallische Molybdän, nicht jedoch um fort. Diese Gräben können, wie in der Zeichnung sein Silicid angreift. Falls eine metallische Schicht gezeigt, verhältnismäßig schmal oder aber auch we- 24 abgeschieden wird, können die Teile 40 unter sentlich breiter als in der Zeichnung gezeigt sein, je 5° Verwendung selektiver Lichtdruckätzverfahren entnach der jeweiligen besonderen Schaltungskonfigura- fernt werden.
tion. Als nächstes wird sodann das verbliebende Als nächstes wird, wie aus F i g. 1 c ersichtlich, die
Oxyd an der Unterseite der Schicht 30 weggeätzt und elektrisch isolierende Oxydschicht 22 an der Unterauf den nunmehr frei liegenden Oberflächen der seite des Plättchens erzeugt. Die Schicht 22 kann Schichten 30, 32 und 34 eine leitende Schicht 24 55 durch thermische Oxydation aufgebracht werden; in abgeschieden. Falls gewünscht, kann die leitende diesem Fall wird die Molybdänsilicidschicht 24 zu Schicht 24 selektiv auch nur über der Stirnseite be- Quarz umgewandelt. Alternativ kann der Oxydfilm stimmter Schaltungsbauteilbereiche des Plättchens, in der Weise aufgebracht werden, daß man zunächst wie beispielsweise über den Bereich 12, aufgebracht eine polykristalline Siliciumschicht von etwa 1 μΐη werden, wobei diejenigen Bereiche, auf denen keine 60 Dicke in herkömmlicher Weise abscheidet (d. h. beileitende Schicht erzeugt werden soll, in geeigneter spielsweise durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid Weise abgedeckt werden. oder durch Zersetzung eines organischen Silans); so-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- dann wird das Silicium zur Erzeugung des gewünschfindung wird die leitende Schicht 24 aus Molybdän- ten Oxydfilms thermisch oxydiert. Die Dicke der disilicid hergestellt. Molybdändisilicid ist ein wesent- 65 Oxydschicht nach der vollständigen Oxydation ist lieh besserer Leiter als beispielsweise eine N+-SiIi- etwa doppelt so groß wie die Dicke der Siliciumciumschicht; seine Leitfähigkeit kommt der vom schicht. Falls der Siliciumfilm nur unvollständig oxy-Eisen nahe. Eine bevorzugte Art der Aufbringung diert wird, hat die unterliegende Siliciumschicht
Schaltungsbauteile elektrisch betrieben werden können. Bei 46 ist an der Oberfläche des Plättchens ein Kontakt mit dem Bereich 44 hergestellt.
Das in F i g. 2 gezeigte Gebilde kann nach dem Schnable-Oxydisolierverfahren wie folgt erhalten werden. Zunächst wird, wie oben beschrieben, das Gebilde gemäß F i g. 1 b ohne den leitenden Film 24 hergestellt. Sodann wird ein Oxydfilm 22 von etwa 1,5 μΐη Dicke auf thermischem Wege auf der Ober-
keine schädlichen Auswirkungen. Dieses Alternativverfahren wird erforderlich, wenn eine metallische Molybdänschicht 24 verwendet wird.
Nach der Bildung der Oxydschicht 22 wird über
dem Bereich 12 und den anderen Schaltbauteilbereichen eine Schicht 42 aus polykristallinem Silicium
erzeugt. Die Schicht 42 dient als mechanische Halterung bzw. Grundlage für die genannten Bereiche und
bildet den Körper des Halbleitermonolithen. Nach
der Erzeugung der Schicht 42 kann die Halterungs- io fläche des Bereichs 12 erzeugt. Als nächstes wird ein schicht 36 (vgl. F i g. 1 a und 1 b) mit einem Ätzmit- leitender Überzug 44 über diesen Oxydfilm angetel entfernt werden, das Silicium, nicht jedoch dessen bracht, und zwar unter Anwendung der gleichen Oxyd angreift. Als nächstes kann das in der Zeich- Verfahrensschritte, wie sie weiter oben zur Aufbrinnung fertig dargestellte Transistorgebilde nach her- gung des leitenden Überzugs 24 in Verbindung mit kömmlichen Diffusionsverfahren hergestellt werden, 15 Fig. Ib beschrieben wurden, beispielsweise nach den Verfahren, wie sie in der Die Schicht 44 kann aus einem Metall oder einem USA.-Patentschrift 3 025 589 beschrieben sind. Metallsilicid bestehen. Falls es sich um eine Metall-Gleichzeitig mit der Diffusion des Emitterbereichs 20 schicht handelt, kann sie mittels Aufdampfung nach kann ein hochkonzentrierter N-Bereich 28 am Rand herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Vordes Schaltungsbauteilbereichs 20 zur Kontaktierung ao zugsweise findet jedoch ein Metallsilicid an Stelle der Leitungsschicht 24 eindiffundiert werden. Da- einer einfachen Metallschicht Anwendung. Ein Menach kann an dem Bereich 28 ein herkömmlicher tallsilicid ist stabiler als ein einfaches Metall und Kollektorkontakt 26 angebracht werden. greift daher die Oxydschicht 22 nicht an. Das Metall-Alternativ kann das in Fig. Ic gezeigte Gebilde silicid kann durch gemeinsame Abscheidung eines nach dem obenerwähnten Oxydisolationsverfahren 35 Metalls und von Silicium mittels Wasserstoffreduktion mit Läppung des Plättchens hergestellt werden. Bei ihrer Chloride in ein und derselben Abscheidungsdiesem Verfahren wird eine N+-Schicht in ein ver- apparate aufgebracht werden. Die Abscheidungshältnismäßig dickes N-Siliciumplättchen eindiffun- apparate ist dabei auf einer Temperatur zu betreidiert. Danach werden die Schaltungsbauteilbereiche ben> die oberhalb der höheren der Abscheidungsnach Art des Bereichs 12 gestellt, indem Gräben bzw. 30 grenztemperaturen der beiden abzuscheidenden Me-Tröge nach Art des Grabens 38 in das Plättchen von talle (beispielsweise Silicium und Molybdän) liegt, dessen Diffusionsseite her eingeätzt werden. Diese Die Zusammensetzung der Schicht 44 kann genau Bereiche werden sodann mit der leitenden Schicht 24 kontrolliert werden, indem man die relativen Partialüberzogen sowie weiter mit einer isolierenden Oxyd- drücke der beiden verwendeten Chloride kontrolliert, schicht nach Art der Schicht 22. Als nächstes wird 35 Beispielsweise können Molybdänpentachlorid, SiIi-
ciumtetrachlorid sowie Wasserstoff mit den geeigneten Drücken in die Abscheidungsapparatur eingeführt werden, wobei die Schicht 44 als Molybdänsilicid abgeschieden wird.
Falls der Monolith in der Weise betrieben wird, daß das Plättchen 42 sich auf dem gleichen Potential wie die Masse-Ebene 44 befindet, so kann das Gebilde gemäß F i g. 2 unmittelbar verwendet werden. Falls jedoch die Schicht 44 von dem Plättchen 42
eine verhältnismäßig dicke polykristalline Siliciumschicht nach Art der Schicht 42 über der Oxydschicht 22 erzeugt. Sodann wird das Plättchen umgedreht und bis zu der Sohle der Tröge durch Läppung
abgetragen. Die so erhaltene Oberfläche wird zur 40
Beseitigung von Oberflächenunvollkommenheiten geätzt, oxydiert, und sodann werden in herkömmlicher
Weise Transistoren und andere Schaltungselemente
in die betreffenden Bereiche eindiffundiert. Der Leitungsüberzug 24 ist dabei in einzelne diskontinuier- 45 isoliert sein soll, so kann eine weitere (nicht dargeliche Überzüge um die betreffenden Bereiche ge- stellte) isolierende Oxydschicht an der Oberseite der trennt, da bei der erwähnten Läppung die auf den Schicht 44 gebildet werden, und zwar in der gleichen Böden der Gräben abgeschiedenen Teile der Schicht Weise, in welcher die Oxydschicht22 in Fig. 1 er-24 entfernt werden. zeugt wurde. Danach wird die polykristalline Schicht
Das Schnable-Oxydisolierverfahren ist jedoch dem 50 42 auf der Schicht 44 oder auf irgendeiner Oxyd-Oxydisolierverfahren mit Läppung des Plättchens schicht, welche auf der Schicht 44 abgeschieden sein vorzuziehen, und zwar vor allem weil bei dem mag, erzeugt. Als nächstes wird die mechanische Hai-Schnable-Verfahren keine kritische Läppungsbe- terungs- bzw. Grundlageschicht nach Art der Schicht handlung erforderlich ist. 36 aus den Fig. la und Ib entfernt und in den
Fig. 2 zeigt einen Monolithen für integrierte 55 Schaltungsbauteilbereichen die gewünschten Anord-Schaltungen mit einer Masse-Ebene. Das Plättchen nungen nach herkömmlichen Verfahren erzeugt. In 10 aus. Fig. 2 stellt einen typischen Monolithen für die Oberflächenoxydschicht 34 wird eine geeignete integrierte Schaltungen dar, in welchem verschiedene Öffnung geätzt, derart, daß ein Masse-Anschlußkon-Schaltungsbauteile in elektrisch isolierten Schaltbau- tak 46 elektrisch mit der Schicht 44 verbunden werteilbereichen nach Art des Bereichs 12 hergestellt 60 den kann.
sind. Beispielshalber ist in dem Bereich 12 ein Tran- Das in F i g. 3 gezeigte Gebilde entspricht insofern sistor gezeigt. Der Bereich 12 ist von dem Körper des dem in Fig. 2, als es ebenfalls eine integrierte Schal-Plättchens 42 durch einen isolierenden Oxydfilm 22 tung mit einer Masse-Ebene zeigt. Jedoch ist das in nach Art des Films 22 in F i g. 1 isoliert. Zwischen F i g. 3 gezeigte Gebilde nach dem Oxydisolierverfahdem Film 22 und dem Körper des Plättchens 42 ist 65 ren mit Läppung des Plättchens hergestellt, was eine eine leitende Schicht 44 vorgesehen, welche als eine etwas andere Technologie erfordert. Masse-Ebene wirkt, gegen welche die in den Be- In diesem Zusammenhang ist daran zu erinnern, reichen nach Art des Bereichs 12 angeordneten daß bei dem Oxydisolierverfahren mit Läppung des
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Plättchens die Bereiche der Schicht 24 am Boden der und ebenfalls die verschiedensten anderen Arten von Gräben 38 bei der Läppung abgetragen werden. Da- Schaltverbindungen hergestellt werden, her wird bei einer integrierten Schaltung mit einer Es sei betont, daß der Bereich 12 von einem leiten-
Masse-Ebene, die nach dem erwähnten Isolierverfah- den Überzug 24 umgeben ist, der dem leitenden ren mit Läppung hergestellt wurde, die Masse-Ebene 5 Überzug 24 aus F i g. 1 c entspricht. Die Schicht 24 mechanisch und elektrisch nicht zusammenhängend ist von einem Oxydüberzug 22 umgeben. Über den sein. Oxydüberzug 22 ist eine zweite leitende Schicht 48
Dies ist in F i g. 3 veranschaulicht, wo die Schicht abgeschieden. Die Schicht 48 bildet die Schaltverbin-44' der Masse-Ebene am Rand jedes Schaltbauteil- dungsschicht. Über der Schicht 48 ist ein zweiter bereichs unterbrochen ist. Die getrennten Segmente i0 Oxydfilm 50 aufgebracht, welcher die Schicht 48 von der Masseschicht 44' werden elektrisch dadurch mit- dem Körper 42 des Plättchens 10 isoliert. Die in den einander verbunden, daß man eine P-Zone47 von Bereichen 12 und 52 hergestellten Transistoren geringem spezifischem Widersand zwischen die be- haben Emitter-, Basis- und Kollektorbereiche. Der nachbarten Schaltbauteilbereiche eindiffundiert. Die Kollektor des im Bereich 12 erzeugten Transistors ist Zone 47 verbindet die getrennten Teile der Masse- i5 mit der Schicht 48 bei 54 verbunden, wo der Oxyd-Ebene 44' und macht sie elektrisch zusammen- film 22 unterbrochen ist. Die Schicht 48 ihrerseits ist hängend. ^ mit dem Basiskontakt 56 des in dem Bereich 52 her-
Die getrennten Segmente der Masse-Ebenen 44' gestellten Transistors durch einen Oberflächenkonkönnen nach einem alternativen (nicht dargestellten) tatt sg verbunden, welcher durch eine Öffnung in der Verfahren in der Weise miteinander verbunden wer- 2o Oberflächenoxydschicht 34 und der darunter befindden, daß man aus der Oxydschicht 34 Ausnehmun- iicIien Oxydschicht 22 den Kontakt mit der Schicht gen herausätzt, welche bis zu den getrennten Segmen- 48 herstellt. Alternativ kann der Kollektor des in ten der Masse-Ebene 44' reichen, und daß man so- dem Bereich 12 vorgesehenen Transistors mit dem dann geeignete Oberflächenkontakte aufdampft, Emitterkontakt 60 des in dem Bereich 52 erzeugten welche Brücken zwischen den getrennten Segmenten a5 Transistors in der Weise verbunden werden, daß man der Masse-Ebene bilden. eme weitere Oberflachenkontaktbrücke nach Art der
Bei Einlagerung des die einzelnen Schaltungsbau- Brücke 58 herstellt, jedoch senkrecht zur Zeichenteilbereiche umgebenden leitenden Überzugs (nach ebene, derart, daß sie nicht mit dem Basiskontakt 56 Art des in Fig. Ic gezeigten) in das Gebilde aus zusammentrifft.
Fi g. 2 erhält man das in Fig. 4 dargestellte Gebilde. 30 Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung auf In Fig. 4 ist der Schaltungsbauteilbereich 12 von die Schaltverbindung beliebig viele Elemente von einem leitenden Überzug 24 umgeben, der seinerseits beliebig vielen Schaltbauteilen ausgedehnt werden von der isolierenden Oxydschicht 22 nach Art der in kann? indem man eine Kombination von Oberflächen-Fig. Ic gezeigten umgeben ist. Auf der Oxydschicht schaltverbindungsfilmen58 und eingebetteter Schalt-22 ist die Masse-Ebene 44' aufgebracht, wonach die 35 Verbindungsschichten nach Art der Schicht 48 anmechanische Halterungs- und Unterlageschicht 42 wendet. Die Filme 48 und 58 können hierbei in beliehinzukommt. Alternativ kann eine (nicht gezeigte) big geeigneten Mustern mittels entsprechender Maszweite Oxydschicht über der Masse-Schicht 44' ab- ken aufgebracht werden.
geschieden werden, bevor die mechanische Halte- Das in F i g. 5 gezeigte Gebilde kann wie folgt her-
rungs- und Unterlageschicht 42 hinzukommt, falls 40 gestellt werden. Zunächst wird ein Gebilde nach Art die Masse-Schicht44' auf einem anderen Potential des in Fig. Ib gezeigten mit getrennten Schaltbauals der Körper 42 des Plättchens 10 betrieben wer- teilbereichen nach Art der Bereiche 12 und 52 hergeben soll. stellt. Danach wird der leitende Überzug 24, wie oben Das Gebilde aus Fig. 4 kann nach dem gleichen beschrieben, hergestellt. Als nächstes wird die isolie-Verfahren wie das Gebilde gemäß Fig. Ic hergestellt 45 rende Oxydschicht 22 erzeugt. Danach wird unter werden, mit dem Unterschied, daß die Schicht 44' Verwendung von an sich bekannten Lichtdruckvernach der Bildung der Schicht 22 erzeugt wird. Die fahren, bei 54 eine Öffnung durch die Schicht 22 Schicht 44' kann in der gleichen Weise wie die geätzt Sodann wird die Schicht 48 über der Schicht Schicht44 in Fig. 2 hergestellt werden. 22 aufgedampft. Die Schicht 48 gelangt somit an der Es sei betont, daß das Gebilde gemäß Fig. 4 eine 5o Stelle54, wo zuvor die Öffnung in die Oxydschicht integrierte Schaltung darstellt, welche die Vorteile 22 geätzt wurde, in Kontakt mit der Schicht 24. Daeines leitenden Überzugs um die einzelnen Schal- nach wird eine zweite Oxydschicht 50 hergestellt und tungsbauteilbereiche mit einer Masse-Ebene ver- der Körper 42 des Plättchens 10 nach den obenbindet, erwähnten Verfahren abgeschieden. Anschließend Fig. 5 zeigt eine integrierte Schaltung mit einem 55 wjrd die mechanische Halterungs- und Grundlageleitenden Überzug um die einzelnen Schaltbauteil- schicht nach Art der Schicht36 in Fig. Ib entfernt bereiche herum sowie mit einer darunter befindlichen und geeignete Öffnungen durch den Oxydüberzug 34 Schaltverbindungsschicht, die zur Herstellung ge- hindurchgeätzt, um die betreffenden Zonen der vereigneter Schaltverbindungen zwischen Schaltbauteilen schiedenen Schaltbauteilbereiche durch Diffusionsin dem gleichen Monolithen dienen kann. 6o schritte herzustellen. Auch durch die Oxydschicht 34 Als Beispiel wird bei dem in Fig. 5 gezeigten Ge- wird bei 60 eine Öffnung geätzt, derart, daß der aufbilde die Verbindung des Kollektors eines in dem gedampfte Metallkontakt 58 die darunter befindliche Bereich 12 angeordneten Transistors mit der Basis Schaltverbindungsschicht 48 erreichen kann, eines in einem gesonderten Schaltbauteilbereich 52 Man erkennt, daß das in F i g. 5 gezeigte Gebilde erzeugten zweiten Transistors beschrieben. Selbstver- 65 ohne jegliche leitende Schicht 24 um den Bereich 52 ständlich können jedoch im Rahmen der vorliegen- herum hergestellt werden könnte. Auch braucht um den Erfindung mannigfach andere Typen von Schalt- den Schaltbauteilbereich 12 herum keine leitende bauteilen in den betreffenden Bereichen hergestellt Schicht 24 hergestellt zu werden, wobei in diesem
Fall eine sehr große Öffnung bei 54 durch die Oxydschicht 22 zu ätzen wäre, um einen breiten, großflächigen Kontakt mit der Zone 14 von geringem spezifischem Widerstand des in dem Bereich 12 vorgesehenen Transistors herzustellen.

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Halbleiterkörper für integrierte Halbleiterschaltungen, welcher wenigstens einen durch eine Oxydhülle gegenüber dem übrigen Halbleiterkörper elektrisch isolierten monokristallinen Bereich aufweist, dessen Oberfläche koplanar mit der einen Oberfläche des Halbleiterkörpers ist und einen Teil der Oberfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem monokristallinen Bereich (12, Fig. Ib bis 4; 12, 52, Fig. 5) und dem übrigen Halbleiterkörper (42, F i g. 1 c bis 5) wenigstens eine elektrisch leitende Schicht (24, Fig. Ic; 44, Fig. 2 bis 4; 24, 48, ao F i g. 5) vorgesehen ist.
2. Halbleiterkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnungen(26, 28, Fig. Ic; 46, Fig. 2; 47, Fig. 3; c, Fig. 4; 60, 58, Fig. 5) zum Kontaktieren der leitenden Schicht bzw. as Schichten von der Oberfläche des Halbleiterkörpers her.
3. Halbleiterkörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine isolierende Schicht (22, Fig. Ic bis 5; 22, 50, Fig. 5) zwisehen der leitenden Schicht (24, 44, 48) und dem monokristallinen Bereich (12) oder dem übrigen Halbleiterkörper (42).
4. Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der monokristalline Bereich (12, Fig. 1 bis 5; 12, 52, F i g. 5) von dem übrigen Halbleiterkörper (42) durch wenigstens drei Schichten (24, 22, 44', Fig. 4; 24, 22, 48, 50, Fig. 5) getrennt ist, von denen wenigstens eine eine leitende Schicht (24, 44', Fig.4; 24, 48, Fig. 5) ist und daß jeweils eine leitende Schicht und eine isolierende Schicht abwechselnd aufeinander folgen.
5. Halbleiterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem monokristallinen Bereich (12, F i g. 4) und dem übrigen Halbleiterkörper (42) drei aufeinanderfolgende Schichten (24, 22, 44', F i g. 4) vorgesehen sind, von welchen die innerste (24) und die äußerste Schicht (44') leitend sind und die mittlere Schicht (22) eine isolierende Schicht ist, und daß Anordnungen (c, F i g. 4) zum Kontaktieren der innersten Schicht (24) von der Oberfläche des Halbleiterkörpers her vorgesehen sind.
6. Halbleiterkörper nach Anspruch 4, mit mehreren getrennten monokristallinen Bereichen (12, 52, Fig. 5), die Halbleiterschaltelemente enthalten, gekennzeichnet durch eine zusammenhängende leitende Schicht (48, F i g. 5) zwischen den monokristallinen Bereichen (12, 52) und dem übrigen Halbleiterkörper (42, 10) zur Verbindung der einzelnen Schaltungselemente, durch zwei zu beiden Seiten der leitenden Schicht (48) anliegende elektrisch isolierende Schichten (22, 50) sowie durch Anordnungen (54, 24 bzw. 60, 58) zum Verbinden der leitenden Schicht (48) mit jeweils einem vorgegebenen Teilbereich der Halbleiteranordnungen.
7. Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht(24, Fig. Ic, 2, 3) bzw. eine (24, F i g. 4 und 5) der leitenden Schichten als Ebene für das Bezugspotential dient.
8. Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper und die monokristallinen Bereiche aus Silicium bestehen, daß die isolierende Schicht bzw. die isolierenden Schichten aus SiIiciumdioxyd bestehen und daß die leitende Schicht bzw. die leitenden Schichten aus Siliciden von Metallen aus der folgenden Gruppe bestehen: Molybdän, Titan, Zirkon, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Hafnium und Thorium.
9. Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper und die monokristallinen Bereiche aus Silicium bestehen, daß die isolierende Schicht bzw. die isolierenden Schichten aus SiIiciumdioxyd bestehen und daß die leitende Schicht bzw. die leitenden Schichten aus Disiliciden von Metallen aus der folgenden Gruppe bestehen: Molybdän, Titan, Zirkon, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Hafnium und Thorium.
10. Halbleiterkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht bzw. die leitenden Schichten aus Molybdändisilicid (MoSi2) und die isolierende Schicht bzw. die isolierenden Schichten aus Siliciumdioxyd (SiO2) bestehen.
11. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus Molybdändisilicid (MoSi2) durch Wasserstoffreduktion einer Molybdänchloridverbindung in Gegenwart des monokristallinen Halbleitermaterials abgeschieden wird.
12. Verfahren zum Abscheiden eines leitenden Überzugs auf den Siliciumbereichen einer Oberfläche, welche Siliciumbereiche und Bereiche aus Siliciumdioxyd aufweist, bei der Herstellung eines Halbleiterkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) Abscheiden eines Metalls aus der Gruppe Molybdän, Titan, Zirkon, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Hafnium oder Thorium auf der Oberfläche des monokristallinen Halbleiterkörpers;
b) Erhitzen der Oberfläche so weit, daß sich eine Silicidverbindung zwischen dem abgeschiedenen Metall und den Siliciumbereichen der Oberfläche bildet;
c) Behandeln der Oberfläche mit einem Ätzmittel, welches das genannte Metall, nicht jeoch dessen Silicid angreift.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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